计算机中的恒星
这里仅列举几个例子来说明如何借助于已知的定律和物质特性,去了解恒星内部的情况。利用这些知识——其中大多数是早在二次大战前就已知道,就可以尝试在书桌上直接计算恒星的结构。第一个进行这种尝试的是慕尼黑高等技术学校的热力学教授罗伯特·埃姆登(Robert Emden)。他在 1907 年出版的《气体球》一书成为恒星结构理论中的经典著作。在他以后有英国的阿瑟·爱丁顿,随后又有托马斯·考林(Thomas Cowling)和苏布拉玛扬·钱德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)等人。他们在 20 年代和 30 年代塑造了能够粗略反映恒星内部状况的“恒星模型”。
随着近代计算机设备的发展,这个问题被重新考虑。我们将利用计算机对恒星在一定程度上进行模拟计算。这是什么意思?这就是说,我们让计算机知道决定恒星结构的有关定律,再让计算机存储反映恒星物质特性的信息,即给计算机输入例如在各种密度和温度情况下的气体压强数据。我们让计算机按照一定的程序工作,这个程序可以使恒星物质中的氢按某种规则转变为氦,并释放出相应的能量。它可以使计算机知道恒星内部释放出的能量应如何穿过恒星物质而到达表面。在什么时候能量应以辐射方式,什么时候又以对流方式进行传递。所有这些个别的信息全都包括在这样一个大型计算程序之内。
今天人们可以利用计算机来模拟一颗恒星,并从理论上得知它的演化情况。计算机将把恒星内各层的温度、密度、气体压强以及向外的能量流打印在一个很长的表格内。一份这样的表格就描述了一颗恒星在某一时刻的结构。我们说计算机给我们提供了一个恒星模型。
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